Изготовление печатных плат простым и доступным языком
Она как бутерброд! Производство печатных плат простыми и доступными словами
Вам любопытно, как печатная плата, которую вы только что спроектировали, на самом деле создается? Мне было, пока не нашел кучу видео от производителей на Youtube и чуть не заснул, пытаясь разобраться во всех технических деталях. Дело не в том, что процесс производства печатных плат сам по себе скучен, там есть тонна увлекательного оборудования, а также много человеческого труда и любви, которые входят во все эти процессы.
Просто, то как об этом рассказывают, очень сухо и не интересно. Так что, если вы когда-нибудь чувствовали себя немного не в своей тарелке после завершения разработки и отправки печатной платы в производство с размышлениями о том, что же там происходит с печатной платой и как это все делается, то это статья именно для вас. Давайте узнаем, как изготавливается ваша печатная плата на простом и доступном языке с помощью всем нами известного и любимого бутерброда.
Какое отношение к этому имеют бутерброды?
Честно говоря, аналогия с бутербродами не совсем идеальна, но чем больше я пытался придумать идеальное физическое представление о том, как изготавливается печатная плата, тем больше подходил именно бутерброд. У вас есть верхние и нижние слои (это хлеб), ваши внутренние слои (это мясо, сыр и приправы), и все это в итоге объединяется в единое целое.
Типичный набор слоев печатной платы выглядит своего род как бутерброд (картинка слева)
Прежде чем мы начнем, важно знать, что печатные платы производятся на больших панелях, которые содержат
множество других печатных плат. Может быть, они все ваши, а иногда несколько разработок объединяют в одну панель, чтобы сэкономить деньги. Процесс, о котором мы поговорим ниже, заключается в создании полноценной многослойной платы, а если вы просто имеете дело с 1-2 слойными платами, тогда этапов будет меньше.
Шаг 1 - Список покупок
Первый шаг в создании печатной платы начинается непосредственно с вас. Подобно составлению списка покупок для вашего следующего идеального бутерброда, для плат, вам нужно собрать все свои конструкторские файлы, чтобы потом передать их производителю. Файлы включают в себя следующее:
Файл Gerber - этот файл предоставляет всю информацию, которую должен знать ваш производитель о ваших слоях меди, маске припоя и шелкографии.
Файл Drill - этот файл поможет вашему производителю понять размеры и расположение каждого отверстия на вашей плате.
Файл Netlist - этот удобный файл поможет вашему производителю понять, как все ваши компоненты будут соединены вместе.
Как только вы передадите все свои конструкторские файлы своему производителю, тогда начнется самое интересное!
Шаг 2 - Выбор мяса и сыра
На шаге 2 ваш производитель создаст всю внутреннюю работу для вашей печатной платы. Начинается это с гигантской пленочной печатной машины, которая создает изображение верхних и нижних внутренних слоев вашей печатной платы.
Создание изображения верхнего и нижнего слоя с помощью фото плоттера. (картинка сверху)
Небольшое примечание - большинство производителей уже не используют фото плоттеры. Технология усовершенствована, теперь лазеры могут создавать изображения непосредственно на печатной плате, исключая фото плоттеры.
Лазерный плоттер за работой. (картинка слева)
Шаг 3 - Смешайте мясо и сыр вместе
Созданные изображения для ваших внутренних слоев печатной платы ламинируются на медную панель с помощью некоторого количества смолы (в основном, промышленного клея). Эта панель затем покрывается слоем светочувствительной пленки.
В этот момент реальный человек на производстве возьмет медную панель, направит на нее ультрафиолетовый свет и позволит уже науке сделать всю дальнейшую работу. Этот метод сделает прочнее светочувствительную пленку и создать ваши медные узоры.
Изображения печатных плат ламинируются на медный слой, чтобы выявить ваши шаблоны дизайна. (картинка сверху).
Шаг 4 - Пожалуйста, расплавьте сыр
Теперь, когда ваш дизайн изображен на панели, настало время для успокаивающей щелочной ванны! Этот процесс удаляет лишнюю медь, оставленную вокруг и оставляет только оригинальные узоры, которые вы создали в процессе проектирования.
Успокаивающая щелочная ванна для удаления лишней меди на печатной плате. (картинка сверху)
Шаг 5 - Пусть все остынет
На текущем шаге пришло время взглянуть и убедиться, что все выглядит хорошо. Современное программное обеспечение будет использовано для проверки с целью сравнения созданной медной панели с вашими исходными проектными данными, чтобы убедиться, что все верно.
Шаг 6 - Сойти с ума с приправами
Затем пришло время добавить некоторые из вкусных приправ в ваш бутерброд. На этой стадии процесса еще один сертифицированный человек возьмет вашу медную панель, добавит к ней несколько слоев фольги и покроет ее слоями препрега (в основном это лист стекловолокна с небольшим количеством смешанного клея).
Затем, сформированный набор слоев соединят благодаря сильному нагреву и давлению. При извлечении из печи эти комбинированные слои образуют внешние слои вашей печатной платы!
Ваша новая склеенная печатная плата со слоями меди, фольги и препрега.(картинка слева)
Шаг 7 - Надеюсь, что вы хотели швейцарский сыр
Теперь ваша медная панель будет перенесена на сверлильный станок, который просверлит отверстия для ваших сквозных компонентов и переходных отверстий. Эти сверлильные станки очень современные и могут самостоятельно менять сверла.
Вот сверлильный станок с ЧПУ, добавляющий несколько новых отверстий в печатную плату для компонентов и переходных отверстий. (картинка справа)
Шаг 8 - Все замариновать
После добавления ваших приправ, пришло время оставить все вместе мариноваться. На этой стадии процесса, вашей медной панели из печатных плат предоставляется расслабляющая медная ванна, которая покрывает каждую поверхность, включая отверстия, тонким слоем меди.
Огромные медные дорожки покрывают поверхность печатной платы тонким слоем меди. (картинка слева)
Шаг 9 - Время хлеба
Время хлеба! Этот процесс заключается в создании медных узоров на внешних слоях панели печатной платы. Когда вы нарезаете кусочек свежеиспеченного
хлеба, чтобы закончить свой бутерброд, производитель в это время будет создавать изображения для верхнего и нижнего слоя вашей печатной платы. Это точно такой же процесс, который мы видели в шаге 2.
Здесь мы снова, на этот раз создаем изображения для внешних слоев нашей печатной платы (картинка сверху)
Как и ранее, эти изображения накладываются на вашу медную панель, покрываются другой фоторезистивной пленкой и дают немного ультрафиолетового света, чтобы чтобы выявить ваши шаблоны дизайна.
Шаг 10 - Хлеб в тостер
Теперь, когда медные узоры внешнего слоя раскрыты, вся ваша панель очищается в другой расслабляющей медной ванне. У этих печатных плат все слишком просто в жизни!
Шаг 11 - Добавьте немного майонеза и горчицы
Мы приближаемся к концу производственного процесса, когда все наши слои полностью собраны. На этом этапе специальное оборудование нанесет хороший слой паяльной маской на верхний и нижний слой панели печатной платы. Это поможет защитить от ржавчины и непреднамеренных электрических соединений. Паяльную маску очень легко распознать - обычно это традиционный зеленый цвет, который есть на большинстве печатных плат (или синий, как у Arduino).
Этот фирменный зеленый цвет сохраняет печатную плату защищенной с помощью паяльной маски. (картинка справа)
Шаг 12 - Авокадо делает все лучше
Авокадо делает все лучше, также как и шелкография, нанесенная на ваши печатные платы. Ваша медная панель теперь пройдет через гигантский струйный принтер, который добавит обозначения в белом шрифте, чтобы помочь с размещением электронных компонентов.
Крупный план всех мелких деталей, которая шелкография добавляет к вашей почти завершенной плате. (картинка слева)
Шаг 13 - Соберите этот бутерброд вместе
Отлично, пришло время собрать ваш бутерброд в единое целое. Ваша печатная плата готова и теперь необходим монтаж компонентов. Главное, не допустить 10 главных ошибок прим монтаже печатных плат. Перед добавлением каких-либо элементов, панель вашей печатной платы сначала проходит серию электрических испытаний с помощью летающего щупа или электро-контроля, чтобы убедиться в отсутствии обрывов или коротких замыканий.
Один из двух способов электрического испытания печатной платы - летающий щуп. (картинка сверху)
Шаг 14 - Обрежьте все лишние продукты
Мы здесь все инженеры и никому не понравится непрезентабельный бутерброд, так что давайте вырежем лишнее мясо и сыр и отдадим его собаке. Гигантская панель, которая содержит все ваши печатные платы, теперь проходит через фрезерный станок, который вырезает все печатные платы по отдельности.
Эта панель печатной платы пройдет через фрезерный станок, чтобы сделать платы одиночными. (картинка справа)
Шаг 15 - Осмотрите свой шедевр
Прежде чем будут добавлены
компоненты на вашу печатную плату, ваша плата пройдет финальную проверку, проводимую сертифицированным человеком. Этот человек будет искать любые косметические проблемы, включая царапины и неправильные размеры отверстий, а также сравнивать ваши механические чертежи с произведенной платой.
Шаг 16 - Добавьте финальные штрихи
Пришло время добавить некоторые штрихи к вашему великолепному бутерброду, чтобы сформировать окончательны вид продукта! Теперь ваш контрактный производитель электроники осуществит монтаж печатных плат всех ваших электронных компонентов. В этом процессе используется распределитель компонентов, похожий на пулемет, который может устанавливать более 230 000 элементов в час. Затем ваша плата будет пропущена через печь, где паяльная паста будет разжижаться и скреплять поверхность печатной платы.
Оборудование для подбора и расстановки SMD компонентов. (картинка слева)
Затем ваша плата будет передана другому специалисту, который осуществит монтаж всех сквозных компонентов вручную, включая любые конденсаторы и катушки.
Шаг 17 - Теперь все съешьте
Наконец, ваш бутерброд и готовая печатная плата готовы к использованию! На этом этапе производственного процесса ваша плата будет проходить окончательное электрическое тестирование на слое контактных штырей. Если все в порядке, пришло время придать вашей разработке последний защитный слой, защищающий от пыли и влаги.
Шаг 18 - Очистить все
Вот мы наконец и закончили. Вы можете приступить к уборке всех этих крошек, которые оставили после себя из недавно переваренного бутерброда. Что касается производства, ваша печатная плата вакуумно запечатывается, упаковывается и доставляется к вашей двери в офис.
Готовая печатная плата, наконец, со всеми ее компонентами! (картинка справа)
Вот это обертка, ребята!
Вот и все, полный процесс изготовления многослойной печатной платы за 18 шагов на простом и понятном языке. Изготовление печатной платы - это невероятное, управляемое процессами производство, которое включает в себя массу человеческого труда, оборудования и науки. Поэтому в следующий раз, когда вы изготовите свою печатную плату, мы надеемся, что вы сможете лучше оценить всю любовь и труд, вложенный в преобразование ваших цифровых битов и байтов в законченную физическую плату.
В следующий раз, когда вам понадобится изготовление печатных плат, наша компания «Сити Электроникс» с радостью приглашает к сотрудничеству всех клиентов, которые хотели бы заказать производство многослойных печатных плат. Мы готовы поставить для вас печатные платы по приемлемым ценам, начиная с тиража в 1 шт. В нашем распоряжении имеется самое современное оборудование для производства печатных плат, позволяющее нам производить большие объемы качественных многослойных печатных плат под заказ. Своим клиентам мы можем предложить весь комплекс услуг в данном направлении. Обращение к нам гарантирует высочайшую надёжность получаемой продукции, точность заявленных характеристик в конструкторской документации, а также стабильные своевременные поставки и чёткое соблюдение взятых на себя обязательств.